从石油化工到煤化工

1、从石油化工到煤化工工艺途径和关键技术摘要：随着世界范围内石油资源的日益紧缺，石油价格的日益增长，使得人们将重点转向了能源产业的另一个重点煤炭。与此同时，石油化工到煤化工的转型就成了煤化工发展当中的重点。当然这其中就包含了石油化工到煤化工的工艺途径和关键技术。本文论述了石油化工到煤化工的转型以及煤化工的发展前景和重点发展方向，能够从全面高效利用能源，实现高碳能源低碳利用以及规模化发展现代煤化工的角度来看待石油化工和煤化工在未来能源领域的关键作用。关键词：石油化工 煤化工 能源化工 IGCC 能源综合利用1石油化工的工艺途径概述1.1石油的炼制石油化工的发展与石油炼制工业、以煤为基本原料生产化工产

2、品和三大合成材料的发展有关，1920年实现由丙烯生产异丙烯，被认为是第一个石油化工产品。随着低碳技术的进步，目前石油化工向着采用新技术、节能、优化生产操作、综合利用原料，向下游产品延伸等方向发展。例如，生产乙烯的原料多样化，使得烃类裂解装置具有适应多种原料的灵活性；石油化工和炼油的整体结合更加紧密，以便于利用各种原料；工艺技术的改进和新催化剂的发展；提高产品收率降低生产过程中的能耗和原料消耗；调整石油化工的产业结构以石油化工的设备厂房去更好的适应市场的需要和资源环境的需要，尤其是中国能源国情的需要，转而面向煤化工的生产和发展，这是一个非常重要的转变方式。石油化工原料来自石油炼制过程产生的各种石

3、油馏分和炼厂气以及石油田气、天然气等。石油馏分（主要为轻质油）通过烃类裂解，裂解气可以制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃以及苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可以来自石油轻馏分的催化重整。生产燃料用油的石油炼制流程中有三个装置，即蒸馏、裂化、焦化的装置。常减压蒸馏装置使原油分出汽油、煤油、柴油后，以减压蒸馏所得馏出油作为催化裂化的原料油。减压蒸馏塔底得到的渣油作为延迟焦化的原料油。这样使轻、重馏份油均有适当的出路，而且可以较多地获得轻馏份油（汽油、煤油、柴油）流程较为简单。1.2炼油组分的溶剂萃取溶剂萃取利用油料中不同组份在溶剂中的不同溶解度，对油料进行萃取。即通过溶剂，将油料中的有害部分或无效部分进行

4、分离。脱沥青和脱蜡都属于溶剂萃取范围。此过程可用于制造润滑油，也可以用于改善燃料油质量，同时获得重芳香烃组份的化工原料。生产流程一般是在萃取塔又塔顶部和塔底分别进入溶剂和原料油，在塔内充分接触进行萃取，由塔顶出萃余液。炼油组分的萃取分离可以用于馏分的提纯加工，同样，用此方法也可以用于煤化工当中的合成化学品的生产以及煤气净化等工艺过程。当然其中的萃取工艺多种多样，比如说非常先前的超临界CO2流体萃取技术等都可以用于石油化工和煤化工。1.3石油的化工利用途径石油本身不可用于化工原料，但经过一定手段之后，在炼油过程中可以产生大量的产品用于有机化工的原料。如裂化所得的裂化柴油，经萃取可得到较好质量的产

5、品，萃取出来的物质中含有较多萘，是有机化工的重要原料。润滑油生产过程中可以得到含油蜡，经处理后可得到脂肪酸。直馏柴油中含有环烷酸。同样的道理，煤化工所生产的产品同样可以用于与石油化工原料产品类似的工业用途，就相当于可以理解成是殊途同归。尤其是煤化工，它在石油化工产品结构调整、发展精细化工（尤其是精细有机合成）方面，开发具有特殊性能、技术密集型新产品和新材料方面煤化工相比于石油化工具有更大的优越性。所以说煤化工和石油化工看似是两个完全不同的资源条件之下的不同化工产业，但其实两者的工艺途径和关键技术是有相通之处的。大致石油的化工利用途径可以用下图表示：2.煤化工工艺途径2.1我国煤炭资源及煤化工背

6、景概况中国化石能源结构为富煤贫油少气，煤炭储量仅次于美国而居世界第二位。1996年中国煤炭探明可采储量居世界第二位，煤炭行业已经成为国民经济高速发展的重要基础。我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的11%。目前煤炭消费占我国一次能源消费的近70%，2007年原煤产量约25.23亿吨，因此在相当长的时间内我国以煤炭为主要能源的局面不会有太大的改变。中国是世界第一产煤大国，也是煤炭消费的大国。在过去三十多年的时间里，伴随着经济高速发展，我国能源需求快速增长，对能源供给与环境生态提出了巨大挑战。面对我国石油资源短缺、国际国内油价上升及由此引发的安全问题，采用先进的煤

7、转化技术，建设环境友好、经济效益显著、主导产品为可替代石油的液体燃料和石油化工品的新型煤化工产业，是解决或缓解我国能源紧张的一条重要途径。同时，发展煤化工产业对产煤地区和投资企业调整产业结构和产品结构、提高企业核心竞争力、实现可持续发展均具有重要意义。为此，在国家政策的鼓励和政府引导及企业的积极参与下，煤化工产业在我国呈现出蓬勃发展的势头。2.2煤化工的实质及其意义煤化学工业是以煤为原料经化学品加工实现煤炭能源综合利用的工业。煤化工既是经化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。包括焦化、电石化学、煤气化等。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加

8、工和电石乙炔化工等。在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。未来煤化工将在哪些领域，以什么速度发展，将取决于煤化工本身技术的进展以及石油供求状况和价格的变化。从近期来看，钢铁等冶金工业所用的焦炭仍将依赖于煤的焦化，而炼焦化学品如萘、蒽等多环化合物仍是石油化工所较难替代的有机化工原料；煤的气化随

9、着气化新技术的开发应用，仍将是煤化工的一个主要方面；将煤气化制成合成气，然后通过碳一化学合成一系列有机化工产品的开发研究，是近年来进展较快，且引起关注的领域；从煤制取液体燃料，无论是采用低温干馏、直接液化或间接液化，都不得不取决于技术经济的评价。所以说规模化有目的性地发展煤化工产业其意义就在于能够很好地利用有限的煤炭资源解决跟多的能源危机。提高能源的利用效率，尤其是减少一次能源的直接利用效率低，污染大的问题。从而实现环境友好型社会和绿色GDP增长以及可持续的能源发展战略，是我国在国际石油日趋紧张的时候能够抓住有利的时机保证我国的能源储备和能源安全。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演

10、重要的角色，是今后20年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说，煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。2.3煤炭能源化工的大致途径新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭能源化工一体化的新兴产业。其中就主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。煤中有机质的化学结构，是以芳香族为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各种官能团的大分子结构，通过热加工和催化加工，可以使煤转化为各种

11、燃料和化工产品。煤化工主要的工艺流程如下图所示：2.4煤化工关键技术2.4.1干馏干馏主要又分为高温干馏和低温干馏，高温干馏的主要工业目的就是制取冶金焦，而低温干馏的主要目的是制取半焦、煤焦油和焦炉煤气。总的说来大致的工艺途径都差不多，只是因为目的不同而所采用的干馏温度有所差异。2.4.2气化煤炭气化是煤炭洁净转化的龙头和关键技术，其投资占煤化工项目的50%60%，因此煤炭气化技术的选择和稳定、高效、经济运行对项目的成败至关重要。煤炭气化技术已有上百年的历史，开发了包括流化床、固定床、气流床、熔浴床和地下气化等典型气化工艺100余种，其中十余种达到工业化程度。而最近十多年，以气流床气化为代表的

12、大型煤炭气化技术得到了快速发展，并在我国煤化工工业中得到了广泛的应用。2.4.3液化煤炭液化可以分为直接液化和间接液化，这得根据液化的具体工艺来分。煤炭直接液化和间接液化的产品从某种程度上说可以成为石油的替代品。实施“以煤代油”和“以煤造油”是优化终端能源，实现石油供应多元化和保证能源安全的重大决策，符合我国国情和可持续发展的需要。2.4.4 IGCC技术IGCC技术指的是整体煤气化联合循环发电技术。是能源综合利用一种比较好的方式。也是基于煤气化的多联产能源系统。为了减少排放，清洁使用煤炭资源，最好的办法是把发电和化工结合起来，发展以气化为基础的IGCC与多联产，对煤加以综合利用。目前，煤炭的

13、排放量在各种能源中是最大的，一吨煤燃烧时平均排放二氧化碳2.7吨，一吨油是2.5吨，天然气是最少的。“在煤燃烧以前，把煤焦油、挥发酚取出来，然后再气化，气化以后发电。将发电和煤化工结合起来，经济性很好，能够增值，产值也高，同时降低发电的成本，提高效率，这方面的技术已经很多了。这就是煤的现代化利用和气化为主的IGCC与多联产结合方式。”IGCC（整体煤气化联合循环发电系统）是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气蒸汽联合循环发电部分。倪维斗认为这是煤炭高效综合利用的最好方法。此前，据美国相关专家表示，如果2020年IGCC配备了燃烧氢气的发

14、动机，将提供更低的碳足迹。朝着IGCC技术发展方向努力35年以后，这项技术将令人可喜地达到大规模部署的成就。3.石油化工到煤化工转变的最关键及技术煤的气化技术是石油化工到煤化工的最关键技术。气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。煤炭气化包含一系列物理、化学变化。一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、